Versuchsbeschreibung

In eine Lösung aus Tris(2,2′-bipyridyl)-ruthenium(II)-chlorid, Wasser, Natriumperoxodisulfat, Acetonitril und Salzsäure werden unter Rühren Magnesiumspäne gegeben. Dabei zeigt sich eine orangefarbene Chemolumineszenz.

 

Verwendete Chemikalien

Chemikalie Symbole H- / EUH- / P-Sätze

1.10 g Natriumperoxodisulfat, Na2S2O8

Natriumpersulfat, Feinätzkristall, Natrium-µ-peroxo-bis(trioxosulfat), Naps
M: 238.11 g/mol

CAS-Nr.: 7775-27-1
EG-Nr.: 231-892-1
UN-Nr.: 1505

Sensibilisierend (allgemein): ja
WGK: 1

GHS03 – Flamme über einem Kreis

GHS08 – Gesundheitsgefahr

GHS07 – Ausrufezeichen

Gefahr

H272: Kann Brand verstärken; Oxidationsmittel.

H302: Gesundheitsschädlich bei Verschlucken.

H317: Kann allergische Hautreaktionen verursachen.

H334: Kann bei Einatmen Allergie, asthmaartige Symptome oder Atembeschwerden verursachen.

H335: Kann die Atemwege reizen.

P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen.

P302+P352: BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser/Seife waschen.

P304+P340: BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen.

P342+P311: Bei Symptomen der Atemwege: GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen.

50 mL Acetonitril, C2H3N

Methylcyanid, Ethannitril
M: 41.05 g/mol

CAS-Nr.: 75-05-8
EG-Nr.: 200-835-2
UN-Nr.: 1648

WGK: 2

GHS02 – Flamme

GHS07 – Ausrufezeichen

Gefahr

H225: Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar.

H302+H312+H332: Gesundheitsschädlich bei Verschlucken, Hautkontakt oder Einatmen.

H319: Verursacht schwere Augenreizung.

P210: Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen.

P240: Behälter und zu befüllende Anlage erden.

P302+P352: BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser/Seife waschen.

P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen.

P403+P233: An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. Behälter dicht verschlossen halten.

0.075 g Tris(2,2′-bipyridyl)-ruthenium(II)-chlorid-Hexahydrat, C30H24Cl2N6Ru · 6 H2O

Ruthenium-tris(2,2′-bipyridyl)-dichlorid-Hexahydrat, Tris(2,2′-bipyridyl)-dichlororuthenium(II)
M: 748.62 g/mol

CAS-Nr.: 50525-27-4

WGK: 3

 

-

1.89 g Salzsäure 37 %, HCl

Salzsäure rauchend
M: 36.46 g/mol

CAS-Nr.: 7647-01-0
EG-Nr.: 231-595-7
UN-Nr.: 1789

WGK: 1

GHS05 – Ätzwirkung

GHS07 – Ausrufezeichen

Gefahr

H290: Kann gegenüber Metallen korrosiv sein.

H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.

H335: Kann die Atemwege reizen.

P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen.

P301+P330+P331: BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen.

P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen.

P308+P310: BEI Exposition oder falls betroffen: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen.

0.3 g Magnesium Späne, Mg

M: 24.31 g/mol

CAS-Nr.: 7439-95-4
EG-Nr.: 231-104-6
UN-Nr.: 1869

GHS02 – Flamme

Gefahr

H228: Entzündbarer Feststoff.

H252: In großen Mengen selbsterhitzungsfähig; kann in Brand geraten.

H261: In Berührung mit Wasser entstehen entzündbare Gase.

P210: Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen.

P402+P404: An einem trockenen Ort aufbewahren. In einem geschlossenen Behälter aufbewahren.

 

Verwendete Geräte, Versuchsaufbau

150-ml-Becherglas, 2 × 100-ml-Becherglas, 10-ml- + 100-ml-Messzylinder, Einwegpipette, Analysenwaage, pH-Papier, Magnetrührer, Magnetrührfisch

 

Versuchsdurchführung

Vorbereitung des Rutheniumkomplexes: In einem 100-ml-Becherglas werden 0.075 g Tris(2,2′-bipyridyl)-ruthenium(II)-chlorid-Hexahydrat in 1 mL dest. Wasser gelöst.

Vorbereitung der Salzsäure 7 %: 8.10 g dest. Wasser werden in einem 100-ml-Becherglas vorgelegt, 1.89 g Salzsäure 37 % zugegeben und miteinander vermengt.

In ein 150-ml-Becherglas werden folgende Stoffe zugegeben und nach jedem Schritt die Zutat durch Rühren gelöst: 50 mL dest. Wasser, 1.1 g Natriumperoxodisulfat, 50 mL Acetonitril und die vorbereitete Lösung des Rutheniumkomplexes. Idealerweise liegt der pH-Wert der Lösung bei 1.2 (+/− 0.05), was mit Salzsäure 7 % eingestellt werden kann. Ohne den pH-Wert zu messen, können auch einfach 2 mL Salzsäure 7 % hinzugegeben werden. Um die Chemolumineszenz zu starten, wird ein Spatel Magnesiumspäne unter Rühren hinzugefügt (0.2–5 mm Korngröße, am besten ca. 1 mm). An der Oberfläche der Magnesiumspäne leuchtet es kräftig Orange. Durch das Rühren entsteht der Effekt eines »Feuersturms«. Hört man auf zu rühren, setzen sich die Späne ab und es sieht es aus wie glühende Kohlen auf dem Boden.

 

Reaktionsgleichung

Das elementare Magnesium dient als Reduktionsmittel und wird selbst oxidiert, d.h., es gibt Elektronen ab.

Mg → Mg + 2 e

Der Rutheniumkomplex sowie das Peroxodisulfat-Anion nehmen jeweils ein Elektron auf. Dabei entstehen aus dem Peroxodisulfat ein Sulfat-Anion und ein Sulfat-Radikal.

Ru(bipy)32+ + e → Ru(bipy)3+

S2O82− + e → SO42− + SO4−•

Der reduzierte Ruthenium-Komplex wird von dem Sulfatradikal oxidiert und so in die angeregte Form überführt, welche das orange Licht aussendet (610 nm).

Ru(bipy)3+ + SO4−•*Ru(bipy)32+ + SO42−

Lichtemission des Rutheniumkomplexes

 

Medien

Seitliche Ansicht.Glühende Kohlen.

 

 

Quellenangaben

[1]
Pok. Feuersturm im Becherglas. illumina-chemie.de, 2014. http://illumina-chemie.de/feuersturm-im-becherglas-t3639.html [19.08.2013] mit freundlicher Genehmigung von Pok.
[2]
E. Bolton und M. M. Richter. Chemiluminescence of Tris(2,2′-bipyridyl)ruthenium(II): A glowing experience. J. Chem. Educ. 2001, 78 (1), 47–48. DOI: 10.1021/ed078p47
[3]
H. S. White und A. J. Bard. Electrogenerated chemiluminescence. 41. Electrogenerated chemiluminescence and chemiluminescence of the Ru(2,2′-bpy)32+-S2O82− system in acetonitrile-water solutions. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104 (25), 6891–6895. DOI: 10.1021/ja00389a001
[4]
D. Campbell. Demonstrations Page 7 - Redox. bradley.bradley.edu, 2012. http://bradley.bradley.edu/~campbell/demopix7.html [15.01.2017]
[5]
dssl86. Chemoluminescence Reaction. Youtube, 2007. https://www.youtube.com/watch?v=h6dv19XAU0U [15.01.2017]

 

Download

Chemolumineszenz mit Tris(2,2′-bipyridyl)-ruthenium(II)-chlorid und Magnesium

 

Zum Seitenanfang